Bài toán yêu cầu đếm số tập con khác rỗng của tập $\{1, 2, \dots, 201\}$ sao cho tổng các phần tử trong mỗi tập con này chia hết cho 3.

Phân tích bài toán

1. Phân loại phần tử theo phép chia cho 3:

   • Khi chia các số trong tập $\{1, 2, \dots, 201\}$ cho 3, ta có ba dư số có thể xảy ra: 0, 1, hoặc 2.
   • Số phần tử của tập con có phần dư là 0: Tập này chứa các số có dạng $3k$, với $k$ là số nguyên. Các phần tử này là: 3, 6, 9, ..., 201.
     • Số phần tử thuộc nhóm này là $\left\lfloor \frac{201}{3} \right\rfloor = 67$.
   • Số phần tử của tập con có phần dư là 1: Tập này chứa các số có dạng $3k+1$, với $k$ là số nguyên. Các phần tử này là: 1, 4, 7, ..., 199.
     • Số phần tử thuộc nhóm này là $\left\lfloor \frac{200}{3} \right\rfloor + 1 = 67$.
   • Số phần tử của tập con có phần dư là 2: Tập này chứa các số có dạng $3k+2$, với $k$ là số nguyên. Các phần tử này là: 2, 5, 8, ..., 200.
     • Số phần tử thuộc nhóm này là $\left\lfloor \frac{201}{3} \right\rfloor = 67$.

2. Đếm số tập con có tổng chia hết cho 3:

   • Đặt $S_0, S_1, S_2$ lần lượt là số tập con của các số có tổng chia hết cho 3, có dư là 1 khi chia cho 3 và có dư là 2 khi chia cho 3.

   • Mỗi phần tử trong tập có thể được chọn hoặc không chọn, do đó tổng số tập con của tập $\{1, 2, \dots, 201\}$ là $2^{201}$.

   • Nhưng để chia tổng các phần tử trong tập con này thành 3 loại tổng (chia hết cho 3, dư 1, dư 2), ta có thể sử dụng tính chất đối xứng và tính modulo để suy ra:

     • $S_0 = S_1 = S_2$.

   • Tổng các tập con không rỗng có tổng chia hết cho 3 là $S_0 - 1$ (trừ đi 1 để bỏ tập con rỗng).

   • Do $S_0 + S_1 + S_2 = 2^{201} - 1$ (bỏ đi tập con rỗng):

     • $S_0 = S_1 = S_2 = \frac{2^{201} - 1}{3}$.

3. Kết quả:

   • Số tập con khác rỗng của tập $\{1, 2, \dots, 201\}$ có tổng các phần tử chia hết cho 3 là: $S_0 = \frac{2^{201} - 1}{3}$

---

Kết luận

Kết quả cuối cùng, số tập con khác rỗng có tổng chia hết cho 3 là: $S_0 = \frac{2^{201} - 1}{3}$

Bạn có muốn tính toán giá trị cụ thể hoặc xem xét thêm chi tiết nào khác không?

Câu hỏi liên quan:

1. Bạn có muốn mình thực hiện phép tính cụ thể cho $2^{201} - 1$ không?
2. Bạn có muốn mình mở rộng bài toán với tổng chia hết cho một số khác 3 không?
3. Bạn có muốn xem xét trường hợp tổng các phần tử trong tập con chia cho $k > 3$ không?
4. Bạn có muốn mình giải thích rõ hơn về phương pháp phân loại các phần tử theo phần dư không?
5. Bạn có muốn mình viết mã nguồn cho bài toán này không?

Mẹo: Để giải quyết các bài toán đếm số lượng, việc sử dụng các tính chất đối xứng và lý thuyết số cơ bản thường giúp đơn giản hóa vấn đề.